氧化物磁性材料、铁氧体颗粒、烧结磁体、粘结磁体、磁记录介质和电机制造技术

本发明专利技术的目的在于通过实现其饱和磁化强度和磁各向异性均高的六方铁氧体，来提供一种具有已有技术的六方铁氧体磁体无法实现的高剩磁和高矫顽力的铁氧化磁体；提供具有高剩磁和高矫顽力的铁氧体磁体，其矫顽力的温度相关性明显改善而且即使在低温范围内矫顽力的降低也很小；提供具有高剩磁和高矫顽力的铁氧体磁体，其使用颗粒直径超过１μｍ的相对粗的铁氧体颗粒；提供具有高剩磁和热稳定性好的磁记录介质。为了实现这些目的，采用如下材料构成铁氧体颗粒、烧结磁体、粘结磁体和磁记录介质，即包括具有六方结构的铁氧体主相的氧化物磁性材料，并且其组成包含Ａ、Ｒ、Ｆｅ和Ｍ，其中，Ａ是选自Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ和Ｐｂ中的至少一种元素，Ａ中必须包含锶，Ｒ是选自Ｂｉ和包括Ｙ的稀土元素中的至少一种元素，Ｒ中必须包含Ｌａ，Ｍ是Ｃｏ或者Ｃｏ和Ｚｎ，全部各个元素相对于全体金属元素的含量的比例是：Ａ：１－１３原子％，Ｒ：０．０５－１０原子％，Ｆｅ：８０－８５原子％，Ｍ：０．１－５原子％。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及均包含铁氧体的磁体粉末和烧结磁体、均包含所述磁体粉末的粘结磁体和磁记录介质、具有含铁氧体相的薄膜磁层的磁记录介质和使用这些磁体的电机。氧化物永磁材料包括六方晶系的锶铁氧体和钡铁氧体。通常，主要使用磁铅石型(M型)的锶或钡铁氧体，制成烧结磁体和粘结磁体。磁体性能中，剩余磁通密度(Br)和内禀矫顽力(HcJ)最为重要。磁体的Br由磁体的密度和取向度决定，饱和磁化强度(4πIs)由其晶体结构决定，并由下式表达Br=4πIs×取向度×密度M型锶和钡铁氧体具有约4.65kG的4πIs值。即使在具有的最高值的烧结磁体的情形，密度和取向度也存在约98％的上限。因此，这些磁体的Br限制在约4.46kG。已有技术中实现大于4.5kG的Br值是基本不可能的。本专利技术人在JP-A115715/1997中发现，包含适量的La和Zn，可以使M型铁氧体的4πIs最大提高约200G，从而实现至少4.5kG的Br值。但是此时，由于以下将说明的各向异性场(HA)降低了，难以同时获得至少4.5kG的Br值和至少3.5kOe的HcJ。HcJ与各向异性场(HA=2K1/Is)乘以单磁畴晶粒分数(fc)的乘积(HA×fc)成正比。这里，K1是与Is一样由晶体结构决定的磁晶各向异性常数。M型钡铁氧体具有的K1=3.3×106erg/cm3,M型锶铁氧体具有的K1=3.5×106erg/cm3。已知M型锶铁氧体具有最大的K1，虽然其难以实现K1的进一步改善。另一方面，如果铁氧体颗粒为单磁畴状态，则可期望实现最大的HcJ，这是因为为了使磁化状态反向，必须抵抗各向异性场地旋转磁化状态。为了使铁氧体颗粒是单磁畴颗粒，铁氧体颗粒尺寸必须减小至由下式给出的临界直径(dc)以下dc=2(k·Tc·K1/a)1/2/Is2这里，k是玻尔兹曼常数，Tc是居里温度，a是铁离子之间的距离。例如由于M型锶铁氧体具有约1μm的dc，所以对于制造烧结磁体而言，必须把烧结体的晶粒尺寸控制在1μm以下。尽管已有技术中在提高密度和取向度以便实现较大的Br的同时，难以实现这种细微晶粒，但本专利技术人在JP-A53064/1994中提出了新的制备方法，并证明获得了已有技术中尚未发现的较好性能。但是即便按该方法，Br是4.4kG时的HcJ大约是4.0kOe，难以在保持至少4.4kG的高Br的同时，实现至少4.5kOe的高HcJ。为了把烧结体的晶粒尺寸控制在1μm以下，当考虑了烧结阶段中的晶粒生长，模压阶段的颗粒尺寸应最好控制在0.5μm以下。使用这种细微颗粒通常造成生产率的降低，这是因为模压时间延长，模压产生更多的裂缝。所以极难找到性能提高和高生产率之间的平衡。而且，已知已有技术中添加Al2O3和Cr2O3对实现高HcJ是有效的。此时，Al3+和Cr3+通过置换在M型结构中具有“向上”自旋的Fe3+有利于提高HA和抑制晶粒生长，从而实现至少4.5kOe的高HcJ。但是，随着Is的降低，烧结密度也同样降低，结果Br明显降低。因此，就提供4.5kOe的HcJ的组成而言，最高也只能获得约4.2kG的Br。同时，传统的M型铁氧体烧结磁体具有约+13Oe/℃的HcJ温度相关性和约+0.3～0.5％/℃的相当高的温度系数。这导致HcJ在低温侧产生较大下降的退磁的可能性。为了避免这种退磁，室温的HcJ必须大到例如约5kOe，但这样基本上不可能同时获得高Br。M型铁氧体磁体粉末的HcJ的温度相关性优于各向异性烧结磁体，但仍旧是至少+8Oe/℃的数量级，其温度系数至少是+0.15％/℃，这样则难以进一步改善温度特性。本专利技术人在JP-A53064/1994中提出通过粉碎铁氧体颗粒产生结晶应变，可以降低HcJ的温度变化率。但是此时，颗粒的HcJ同时也降低。这样，即使M型锶铁氧体的尺寸是亚微米，也难以同时获得高HcJ和HcJ优异的温度特性。由于铁氧体磁体对周围环境的适应性好而且也廉价，所以常常用于汽车各部位的电机。由于汽车可以在极冷或极热环境下使用，所以要求电机在这种恶劣环境下也能稳定工作。但是，传统的铁氧体磁体存在如下问题，如上所述在低温环境矫顽力发生实质性降低，会发生称为“低温退磁”的不可逆退磁。本专利技术的目的在于提供一种具有高剩磁和高矫顽力的铁氧体磁体，其性能在已有技术的六方晶系铁氧体磁体中是不可能实现的，这是通过饱和磁化强度和磁各向异性均较高的六方晶系铁氧体来实现的。本专利技术的另一目的在于提供一种高剩磁和高矫顽力的铁氧体磁体，同时其矫顽力的温度特性明显改善，即使在低温范围矫顽力也呈现最小的降低。本专利技术的再一目的在于提供一种高剩磁和高矫顽力的铁氧体磁体，其采用颗粒尺寸超过1μm的相对粗大的铁氧体颗粒。本专利技术的又一目的在于提供一种具有高剩磁和热稳定性的磁记录介质。本专利技术的进一步目的在于提供一种尺寸和重量均可降低的高效率和大转矩的电机。采用如下(1)～(15)所述构成之一实现这些和其它目的。(1)一种氧化物磁性材料，包括具有六方结构的铁氧体主相，并且其组成包含A、R、Fe和M，其中，A是选自锶、钡、钙和铅组成的集合中的至少一种元素，A中必须包含锶，R是选自铋和包括钇的稀土元素组成的集合中的至少一种元素，R中必须包含镧，M是钴或者钴和锌，全部各个元素相对于全体金属元素的含量的比例如下A:1～13原子％R:0.05～10原子％Fe:80～95原子％M:0.1～5原子％(2)根据(1)的氧化物磁性材料，其由下式(Ⅰ)表示A1-xRx(Fe12-yMy)zO19其中0.04≤x≤0.9,0.04≤y≤0.5,0.7≤z≤1.2。(3)根据(1)的氧化物磁性材料，其中钴在M中的比例至少是10原子％。(4)包括(1)的氧化物磁性材料的铁氧体颗粒。(5)根据(4)的铁氧体颗粒，其中氧化物磁性材料由下式(Ⅰ)表示A1-xRx(Fe12-yMy)zO19其中0.04≤x≤0.9,0.04≤y≤0.5,0.8≤x/y≤20,0.7≤z≤1.2。(6)一种铁氧体颗粒，包括A、R、Fe和M，其中，A是选自锶、钡、钙和铅组成的集合中的至少一种元素，A中必须包含锶，R是选自铋和包括钇的稀土元素组成的集合中的至少一种元素，R中必须包含镧，M是钴或者钴和锌，所述铁氧体颗粒具有的内禀矫顽力(HcJ)和矫顽力的温度相关性(Oe/℃)满足下式(Ⅲ)|ΔHcJ/ΔT|≤5/3HcJ-7/3其中|ΔHcJ/ΔT|代表-50℃～50℃之间的内禀矫顽力(HcJ)的温度相关性(Oe/℃)的数值，HcJ的单位是kOe。(7)包含根据(4)的铁氧体颗粒的粘结磁体。(8)包含根据(1)的氧化物磁性材料的烧结磁体。(9)根据(8)的烧结磁体，其中氧化物磁性材料由下式(Ⅱ)代表A1-xRx(Fe12-yMy)zO19其中0.04≤x≤0.9,0.04≤y≤0.5,0.4≤x/y≤4,0.7≤z≤1.2。(10)根据(8)的烧结磁体，其在25℃具有的内禀矫顽力HcJ(单位kOe)和剩磁Br(单位kG)，当HcJ≥4时，满足下式(Ⅳ)Br+1/3HcJ≥5.75当HcJ＜4时，满足下式(Ⅴ)Br+1/10HcJ≥4.82(11)根据(8)的烧结磁体，其在-25℃具有的矫顽力HcJ(单位kOe)和剩磁Br(单位kG)满足下式(Ⅵ)Br+1/3H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化物磁性材料，包括具有六方结构的铁氧体主相，并且其组成包含Ａ、Ｒ、Ｆｅ和Ｍ，其中， Ａ是选自锶、钡、钙和铅组成的集合中的至少一种元素，Ａ中必须包含锶， Ｒ是选自铋和包括钇的稀土元素组成的集合中的至少一种元素，Ｒ中必须包含镧， Ｍ是钴或者钴和锌， 全部各种元素相对于全体金属元素的含量的比例如下 Ａ：１～１３原子％ Ｒ：０．０５～１０原子％ Ｆｅ：８０～９５原子％ Ｍ：０．１～５原子％。

【技术特征摘要】
JP 1997-9-19 273931/97;JP 1997-2-25 56856/971．一种氧化物磁性材料，包括具有六方结构的铁氧体主相，并且其组成包含A、R、Fe和M，其中，A是选自锶、钡、钙和铅组成的集合中的至少一种元素，A中必须包含锶，R是选自铋和包括钇的稀土元素组成的集合中的至少一种元素，R中必须包含镧，M是钴或者钴和锌，全部各种元素相对于全体金属元素的含量的比例如下A:1～13原子％R:0.05～10原子％Fe:80～95原子％M:0.1～5原子％。2．根据权利要求1的氧化物磁性材料，其由下式(Ⅰ)表示A1-xRx(Fe12-yMy)zO19其中0.04≤x≤0.9,0.04≤y≤0.5,0.7≤z≤1.2。3．根据权利要求1的氧化物磁性材料，其中钴在M中的比例至少是10原子％。4．包含权利要求1的氧化物磁性材料的铁氧体颗粒。5．根据权利要求4的铁氧体颗粒，其中氧化物磁性材料由下式(Ⅰ)表示A1-xRx(Fe12-yMy)zO19其中0.04≤x≤0.9,0.04≤y≤0.5,0.8≤x/y≤20,0.7≤z≤1.2。6．一种铁氧体颗粒，包括A、R、Fe和M，其中，A是选自锶、钡、钙和铅组成的集合中的至少一种元素，A中必须包含锶，R是选自铋和包括钇的稀土元素组成的集合中的至少一种元素，R中必须包含镧，M是钴或者钴和锌，所述铁氧体颗粒具有的内禀矫顽力(HcJ)和矫顽力的温度相关性(Oe/℃)满足下式(Ⅲ)|ΔHcJ/ΔT|≤5/3HcJ-7/3其中|ΔHcJ/ΔT|代表-50℃～50℃之间的内禀矫顽力(HcJ)的温度相关性(Oe/℃)的数值，HcJ的单位是kOe。7．包含权利要求4的铁氧体颗粒的粘结磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：田口仁，饭田和昌，增泽清幸，皆地良彦，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]